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力学进展 ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (1): 201507-.doi: 10.6052/1000-0992-14-002

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高速列车的关键力学问题

杨国伟1, 魏宇杰1, 赵桂林1, 刘玉标1,  曾晓辉1, 邢云林1,赖姜1, 张营营1, 吴晗1, 陈启生1, 刘秋生1, 李家春1, 胡开鑫1, 杨中平2, 刘文正2, 王文静2, 孙守光2, 张卫华3, 周宁3, 李瑞平3, 吕青松3, 金学松3, 温泽峰3, 肖新标3, 赵鑫3, 崔大宾3, 吴兵3, 钟硕乔3, 周信3   

  1. 1 中国科学院力学研究所, 北京 100190;
    2 北京交通大学, 北京 100044
    3 西南交通大学, 成都 610031
  • 收稿日期:2013-12-09 修回日期:2014-06-24 出版日期:2015-01-01 发布日期:2015-08-21
  • 通讯作者: 魏宇杰, 中国科学院力学研究所研究员. 1997 于北京大学获学士学位; 2000年在中科院力学所获硕士学位; 2006 年在麻省理工学院获博士学位;2006 年至2008 年, 布朗大学博士后;2008 年底至2010 年, 美国阿拉巴马大学任助理教授.主要从事固体力学领域的研究. 迄今为止在Nature, Nature materials, Nature Communications, PNAS, Nano Letters, 等期刊发布文章50 多篇. 2010 年入选中科院"百人计划", 2013 年获中国力学学会"青年科技奖"、中国科学院"优秀导师奖", 2014 年获国家基金委"杰出青年基金" 资助. 任职《力学进展》副主编(2013/3-至今); TAML 编委(2010- 至今). E-mail:yujiewei@lnm.imech.ac.cn
  • 基金资助:

    本文得到国家科技支撑计划项目(2009BAG12A03)、国家973 项目(2011CB711100)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(KJCX2-EW-L02-3)、高速铁路基础研究联合基金资助项目(U1134201) 和国家高技术研究发展计划项目(2012AA112002) 等项目的资助.

Research progress on the mechanics of high speed rails

Guowei YANG1, Yujie WEI1, Guilin ZHAO1, Yubiao LIU1, Xiaohui ZENG1, Yunlin XING1,Jiang LAI1,  Yingying ZHANG1, Han WU1, Qisheng CHEN1, Qiusheng LIU1, Jiachun LI1, Kaixin HU1, Zhongping YANG2, Wenzheng LIU2, Wenjing WANG2, Shouguang SUN2, Weihua ZHANG3, Ning ZHOU3, Ruiping LI3, Qingsong LV3, Xuesong JIN3, Zefeng WEN3, Xinbiao XIAO3, Xin ZHAO3, Dabin CUI3, Bing WU3, Shuoqiao ZHONG3, Xin ZHOU3   

  1. 1 Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;
    2 Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;
    3 Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
  • Received:2013-12-09 Revised:2014-06-24 Online:2015-01-01 Published:2015-08-21

摘要:

在过去10 年时间, 中国和谐号系列高速列车经历了一系列速度上的飞跃. 在最初引进消化吸收基础上, 研制了新一代高速列车并大规模投入运营, 伴随这一过程的大量试验与工程实践, 大大促进了对高速铁路这样一个车- 线- 网- 气流强耦合的复杂大系统中的关键力学问题的深入理解和全面研究. 该文将从6 个方面对高速列车研制和运行过程中的典型力学问题的研究进展以及未来的研究方向做一个梳理. 考虑到这样一个大系统的复杂性,同时也为了使对高速列车感兴趣的技术与科研人员对这些力学问题有一个比较全面的认识, 文中将分别就高速列车的空气动力学、弓网关系、车体振动与车体模态设计、车体运行稳定性、高速轮轨关系、关键结构的运行可靠性和列车噪声等方面的研究进行总结和展望. 同时也对中国及国际高速列车发展趋势及其中的力学问题做了一个简要介绍.

关键词:

高速列车|空气动力学|弓网关系|车体振动|运行稳定性|轮轨关系|结构可靠性|噪声

Abstract:

As a result of the "Speed Up" campaigns initiated in the end of last centurywhen commercial train service averaged 48 km/h, China now has the world's longest highspeed rail (HSR) network. In the past decade, China Railway High-speed (CRH) has undergone numerous technological innovation to ensure their safe, eco-friendly, and economicaloperation. With the privilege of involving in the construction and operation of such a largescale and long distance HSR network, researchers and engineers in the eld have gained systematic and deep understanding about the dynamic system composed of train, wheels andrails, catenary and pantograph, and aerodynamic resistance. In this review paper, we summarize current research progress covering aerodynamics, catenary-pantograph interaction,dynamics and related issues of carbody, stability analysis, rail-wheel interaction, reliabilityof key components, and mechanisms about noise-generation. At the end, we supply ourperspective about opportunities and challenges for future research and development on themechanics of high speed rail.

Key words:

high speed rails|aerodynamics|catenary-pantograph interaction|dynamics and related issues of carbody|stability analysis|rail-wheel interaction|reliability of key components|noise-generation

中图分类号: 

  • U238